Hur snabbuppvärmning av plastavfall kan producera grönt väte och grafen

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Hur snabbuppvärmning av plastavfall kunde producera grönt väte och grafen PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikal sökning. Ai.

Väte kan vara ett grönt bränsle för framtiden, men för närvarande är den huvudsakligen gjord av fossila bränslen i en process som genererar mycket CO2. En ny teknik genererar dock vätgas från plastavfall utan direkta koldioxidutsläpp, samtidigt som det skapar värdefull grafen som en biprodukt.

Batterier är för närvarande den ledande metoden för att minska koldioxidutsläppen i transporter, men att använda väte som bränsle har fortfarande betydande fördelar. Den har betydligt högre energitäthet, vilket skulle kunna ge vätgasdrivna fordon större räckvidd, och att tanka vätgas är mycket snabbare än att ladda ett batteri. Det är också ett lovande bränsle för tunga industrier som ståltillverkning som inte lätt kan elektrifieras och kan vara användbart för långsiktig energilagring.

Vätgas gröna referenser beror dock mycket på hur det produceras. Att använda el för att dela upp vatten till väte och syre kan vara hållbart om det drivs av förnybar energi. Men processen är för närvarande mycket dyr, och det mesta av väte tillverkas idag istället genom att metan från fossila bränslen reagerar med ånga, vilket ger avsevärda mängder CO2 som en biprodukt.

En lovande ny process utvecklad av forskare vid Rice University genererar väte från plastavfall utan att direkt släppa ut CO2. Naturligtvis skulle den också behöva drivas av förnybar energi. Men förutom att ge väte, producerar processen också grafen av kommersiell kvalitet som en biprodukt, som kan säljas för att betala för väteproduktionen.

"Vi omvandlade plastavfall - inklusive blandat plastavfall som inte behöver sorteras efter typ eller tvättas - till högutbyte vätgas och högvärdigt grafen," Kevin Wyss, som ledde forskningen medan han doktorerade vid Rice, sade i ett pressmeddelande. "Om den producerade grafenen säljs till endast 5 procent av nuvarande marknadsvärde - en 95 procent rabatt - kan rent väte produceras gratis."

Den nya processen bygger på en teknik som kallas flash joule heating, som utvecklades i labbet av Rice professor James Tour. Det går ut på att slipa plast till bitar av konfettistorlek, blanda den med ett ledande material, placera den i ett rör och sedan leda en mycket hög spänning genom den. Detta värmer upp blandningen till cirka 5,000 4 grader Fahrenheit på bara XNUMX sekunder, vilket gör att kolatomerna i plasten smälter samman till grafen och frigör en blandning av flyktiga gaser.

Labbet fokuserade initialt på att använda tekniken för att förvandla plastavfall till grafen, och Tour grundade en startup som heter Universal Matter för att kommersialisera processen. Men efter att ha analyserat sammansättningen av ångbiprodukterna insåg teamet att de innehöll en betydande mängd vätgas med en renhet så hög som 94 procent. Resultaten publicerades nyligen papper i Advanced Materials.

Genom att låsa in allt plastens kol i grafen producerar tillvägagångssättet väte utan att släppa ut någon CO2. Och ekonomin är mycket attraktiv jämfört med andra metoder för att producera grönt väte - råvaran är en avfallsprodukt, och att sälja grafenet för ens en bråkdel av det nuvarande marknadspriset betyder i huvudsak att vätet produceras gratis.

Att få processen att fungera i industriell skala kommer oundvikligen att vara utmanande, Upul Wijayantha vid Cranfield University i Storbritannien, berättade New Scientist. "Vi vet inte, bortom labbskalan, vilken typ av utmaningar de kommer att möta när de hanterar en enorm skala av plast, gasblandningar och biprodukter, som grafen," säger han.

Icke desto mindre är Tour optimistisk att tillvägagångssättet skulle kunna kommersialiseras relativt snabbt. "Du kan ha en utbyggnad i mindre skala för att generera väte inom fem år," sa han New Scientist. "Du kan ha en storskalig implementering inom 10."

Om han har rätt kan den nya tekniken slå två flugor i en smäll – hjälpa till att hantera plastavfall och producera gröna bränslen på en gång.

Image Credit: Skiktade högar av flashgrafen bildade av plastavfall. (Kevin Wyss/Tour lab)